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PhotoShop算法原理解析系列-像素化-碎片

來源:懂視網(wǎng) 責(zé)編:小采 時間:2020-11-27 14:50:58
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PhotoShop算法原理解析系列-像素化-碎片

PhotoShop算法原理解析系列-像素化-碎片: 接著上一篇文章的熱度,繼續(xù)講講一些稍微簡單的算法吧。 本文來講講碎片算法,先貼幾個效果圖吧: 這是個破壞性的濾鏡,拿美女來說事是因?yàn)楦銏D像的人90%是男人,色色的男人。 關(guān)于碎片濾鏡的原理,網(wǎng)絡(luò)上可找到的資料為:將圖像創(chuàng)建四個相互偏移的副本
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導(dǎo)讀PhotoShop算法原理解析系列-像素化-碎片: 接著上一篇文章的熱度,繼續(xù)講講一些稍微簡單的算法吧。 本文來講講碎片算法,先貼幾個效果圖吧: 這是個破壞性的濾鏡,拿美女來說事是因?yàn)楦銏D像的人90%是男人,色色的男人。 關(guān)于碎片濾鏡的原理,網(wǎng)絡(luò)上可找到的資料為:將圖像創(chuàng)建四個相互偏移的副本
接著上一篇文章的熱度,繼續(xù)講講一些稍微簡單的算法吧。

本文來講講碎片算法,先貼幾個效果圖吧:

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這是個破壞性的濾鏡,拿美女來說事是因?yàn)楦銏D像的人90%是男人,色色的男人。

關(guān)于碎片濾鏡的原理,網(wǎng)絡(luò)上可找到的資料為:將圖像創(chuàng)建四個相互偏移的副本,產(chǎn)生類似重影的效果。

就憑上述一句話,我們就可以動手了。

分析:通過上述幾幅圖像的比較,特別是眼睛部位,可以看出處理的圖應(yīng)該看得出像是單眼變成了4個眼睛,因此,網(wǎng)絡(luò)上的說法可靠。

那么偏移的中心在哪里,偏移的數(shù)量又是多少呢,4個偏移,分別是往那些方向偏移呢,這些問題也很簡單,可以那PS做驗(yàn)證:

具體步驟如下:打開一幅圖像,在圖像顏色比較單調(diào)的地方(比如上述美女的手臂處)填充一處2*2像素的紅色,然后復(fù)制圖層,對復(fù)制后的圖層進(jìn)行碎片濾鏡處理,并調(diào)整圖層透明度為50%,局部放大可得到如下圖像:

PhotoShop算法原理解析系列 - 像素化-碎片

如此效果,則可輕易得出結(jié)論:

偏移的中心就是以每個像素為中心,4個偏移分別以中心對稱,斜45度均勻圓周布置,水平和垂直偏移各45度,偏移量4個像素。

那么如何疊加的問題應(yīng)該可以猜測,是取四次偏移后累加值的平均值。

針對如此思路,我寫出如下算法:

private void CmdFragment_Click(object sender, EventArgs e)
{ int X, Y, Z, XX, YY; int Width, Height, Stride; int Speed, Index; int SumR, SumG, SumB;
 Bitmap Bmp = (Bitmap)Pic.Image; if (Bmp.PixelFormat != PixelFormat.Format24bppRgb) throw new Exception("不支持的圖像格式.");

 Width = Bmp.Width; Height = Bmp.Height; Stride = (int)((Bmp.Width * 3 + 3) & 0XFFFFFFFC); byte[] ImageData = new byte[Stride * Height]; // 用于保存圖像數(shù)據(jù),(處理前后的都為他)
 byte[] ImageDataC = new byte[Stride * Height]; // 用于保存克隆的圖像數(shù)據(jù)
 int[] OffsetX = new int[] { 4, -4, -4, 4 }; // 每個點(diǎn)的偏移量
 int[] OffsetY = new int[] { -4, -4, 4, 4 }; fixed (byte* P = &ImageData[0], CP = &ImageDataC[0])
 { byte* DataP = P, DataCP = CP;
 BitmapData BmpData = new BitmapData();
 BmpData.Scan0 = (IntPtr)DataP; // 設(shè)置為字節(jié)數(shù)組的的第一個元素在內(nèi)存中的地址
 BmpData.Stride = Stride;
 Bmp.LockBits(new Rectangle(0, 0, Bmp.Width, Bmp.Height), ImageLockMode.ReadWrite | ImageLockMode.UserInputBuffer, PixelFormat.Format24bppRgb, BmpData);

 Stopwatch Sw = new Stopwatch(); // 只獲取計(jì)算用時 Sw.Start();
 System.Buffer.BlockCopy(ImageData, 0, ImageDataC, 0, Stride * Height); // 填充克隆數(shù)據(jù) 

 for (Y = 0; Y < Height; Y++)
 {
 Speed = Y * Stride; for (X = 0; X < Width; X++)
 {
 SumB = 0; SumG = 0; SumR = 0; for (Z = 0; Z < 4; Z++) // 累積取樣點(diǎn)的取樣和 {
 XX = X + OffsetX[Z];
 YY = Y + OffsetY[Z]; if (XX < 0) // 注意越界
 XX = 0; else if (XX >= Width)
 XX = Width - 1; if (YY < 0)
 YY = 0; else if (YY >= Height)
 YY = Height - 1;
 Index = YY * Stride + XX * 3;
 SumB += DataCP[Index];
 SumG += DataCP[Index + 1];
 SumR += DataCP[Index + 2];
 }

 DataP[Speed] = (byte)((SumB+2) >> 2); // 求平均值(Sum+2)/4,為什么要+2,就為了四舍五入。比如如果計(jì)算
結(jié)果為108.6,則取像素109更為合理 DataP[Speed + 1] = (byte)((SumG + 2) >> 2); DataP[Speed + 2] = (byte)((SumR + 2) >> 2); Speed += 3; // 跳往下一個像素 } } Sw.Stop(); this.Text = "計(jì)算用時: " + Sw.ElapsedMilliseconds.ToString() + " ms"; Bmp.UnlockBits(BmpData); // 必須先解鎖,否則Invalidate失敗 } Pic.Invalidate();}

  算法中,OffsetX 和 OffsetY分別為取樣點(diǎn)像素的偏移量。同樣,由于該濾鏡涉及到了領(lǐng)域操作,在處理前需要做像素備份,但這里沒有對備份數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)展。因此,在內(nèi)部代碼里就需要對取樣點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)證,看是否超過其范圍,如果超過范圍,通常在圖像濾鏡算法范圍內(nèi),有3種處理方式:

(1)超過了則認(rèn)為是其最接近的邊界值,即重復(fù)邊緣像素,這部分代碼即上述貼出的if ..... else if 部分。

(2)折回,可用如下代碼來描述:

while (XX >= Width)
 XX = XX - Width;while (XX < 0)
 XX = XX + Width;while (YY >= Height)
 YY = YY - Height;while (YY < 0)
 YY = YY + Height;

(3) 只計(jì)算在圖像范圍內(nèi)的像素: 

 if (XX >= 0 && XX < Width && YY >= 0 && YY < Height)
 {
 // 累加計(jì)算
 }

當(dāng)然這樣做,就必須用一個變量記錄下都做了多少次符合條件的計(jì)算。

有興趣的朋友可以自己改改代碼試一試。

上述代碼段中DataP[Speed] = (byte)((SumB+2) >> 2);要對SumB加2的原因是為了讓結(jié)果進(jìn)行四舍五入的操作,這樣才較為合理。

經(jīng)過測試,上述代碼和PS處理的效果100%的吻合。說明我們的猜測是完全正確的。

還可以對算法進(jìn)一步擴(kuò)展: 想的遠(yuǎn)一點(diǎn),為什么非的是4個重影呢,非得是45度角度呢,非得是4個像素的水平和垂直偏移呢。我給出下圖讓有興趣的讀者自己研發(fā)吧。

PhotoShop算法原理解析系列 - 像素化-碎片

圖中,角度為32度,半徑為10,碎片數(shù)為7,可產(chǎn)生類似下面的效果(可用我的Imageshop進(jìn)行驗(yàn)證):

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